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覆盖半径,从而初步估算出网络规模。
计算用户设备(UE)和eNodeB天线间的MAPL是链路预算的最关键步骤。其计算方法为:MAPL=发端EIRP一最小接收信号电平+其他增益一其他损耗一其他余量。
图2.2.2和图2.2.3分别给出了LTE系统下行和上行链路预算模型。
图2.2.2 LTE系统下行链路预算模型
图2.2.3 LTE系统上行链路预算模型
计算LTE链路预算的主要公式如下:
MAPL=发射端EIRP一最小接收信号电平+其他增益一其他损耗一其他余量 进行链路预算,首先要确定边缘速率要求。不同目标数据速率的解调门限不同,导致覆盖半径也不同。确定边缘速率后,便可根据式(1)计算最大允许路径损耗(MAPL)。
式中:
Pmax——发射机最大发射功率 GTx——发射机天线增益 GRx——接收机天线增益 Lcable——馈线损耗 Lbody——人体损耗
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Mshadowfading——阴影衰落余量 Minterference——干扰余量 SRx——接收机灵敏度 Ipenetration——建筑物穿透损耗 2.2.3 链路预算结果
假设采用FDD双工模式,频段为1.8 GHz,系统带宽20MHz,覆盖场景为密集市区,天线配置下行2×2、上行1×2,MIMO采用空间分集方式,下行和上行边缘速率要求分别为1M kbps/256kbps,移动速度为步行3km/h,信道模型使用ETU3,传播模型使用Cost-Hata 231。则下行/上行业务信道(PDSCH/PUSCH)的链路预算结果如表2.2.9所示。
由表2.2.9可知,在采用上述参数时,LTE链路预算上行受限,应取上行的站间距作为下一步覆盖估算的依据。
2.3 结果分析与比较 2.3.1 覆盖场景比较
不同场景(如密集市区和普通市区)主要影响穿透损耗及传播模型中的天线高度因子和环境校正因子。密集市区和普通市区链路预算的对比如表2.2.10所示。
由表2.2.10可知,普通市区站间距较密集市区多近40%,郊区站间距是密集市区的3倍多。
2.3.2 双工方式的比较
为了确保比较的公平性,假定FDD-LTE及TD-LTE均工作在1.8GHz频段,FDD-LTE的带宽为10MHz*2,TD-LTE的带宽为20MHz,信道模型均为ETU3。TD-LTE采用DL:UL=2:2的时隙配比。
两种双工方式的链路预算的差异主要如下:
1)基站噪声系数:不同厂家设备 FDD-LTE的基站噪声系数较低,但差异不大。 2)天线配置:
①FDD-LTE的天线配置一般为下行2×2、上行1×2;TD-LTE的天线配置除以上配置外,多数应用下行8×2、上行1×8。这样的天线配置方式将为TD-LTE带来优于FDD-LTE约6dB的天线增益。
②由于TD-LTE可应用8天线,下行基站可应用天线MIMO的波束赋形模式,上行基站可应用IRC干扰抑制算法,因此有助于减少干扰,得到新的增益。
以上因素中,前者影响基站发射端总的最大发射功率,后者影响SINR值及干扰余量。
3)频率调度算法:TD-LTE由于上下行时隙分开,上行及下行都可以运用信道预估算法获得算法增益,从而影响解调门限SINR值。
4)RB资源分配:TD-LTE采用TDD双工方式,上下行分时隙传输,并具备特殊子帧,因此上下行无法连续传输的占空比将导致RB资源分配上的差别,在同样的边缘速率条件下,TDD需要占用更多的带宽(即分配更多的RB),从而影响到SINR
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值。
表2.2.9 LTE密集市区下行/上行链路预算结果
参数取定 边缘数据速率(kbps) 应用场景 工作频率(MHz) 带宽(MHz) MIMO模式 MCS 使用RB数 使用带宽(KHz) 最大发射功率(dBm) 多天线增益(dB) 实际发射功率(dBm) 需要分配功率的RB数 发射天线高度(m) 发射天线增益(dBi) SINR要求(dB) 接收机噪声系数(dB) 接收机灵敏度(dB) 接收天线高度(m) 接收天线增益(dBi) 边缘覆盖率(%) 阴影衰落标准差(dB) 阴影衰落余量(dB) 穿透损耗(dB) 人体损耗(dB) 干扰余量(dB) 馈线损耗(dB) 切换增益(dB) 快衰落余量(dB) 室外最大路径损耗(dB) 室内最大路径损耗(dB) 基站天线高度(m) Cm a(hm)(大城市) a(hm)(中小城市) a(hm)(hm=1.5m) a1 a2 覆盖半径(室外)(km) 覆盖半径(室内)(km) 室外覆盖建议站距(km) 室内覆盖建议站距(km) 1.8G FDD LTE上行链路预算 LTE下行链路预算 1024 4096 密集市区 密集市区 1785 1880 20 20 1T2R 2T2R 8 12 8 20 1440 3600 23 43 0 0 23 36.01 8 20 1.5 35 0 18 0.4 4 2.5 7 -109.41 -97.33 35 1.5 18 0 75 75 10 10 6.74 6.74 20 20 0 0 3 3 1 1 4 4 0 0 143.67 144.60 123.67 124.60 35 35 3 3 -0.000919047 -0.000919047 0.04264744 0.044674206 0 0 138.19 138.95 34.79 34.79 1.44 1.45 0.38 0.39 2.16 2.18 0.57 0.58 系统参数 发射机参数 接收机参数 其它增益及余量 最大路径损耗 站距计算 公司秘密严禁外传 16
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表2.2.10 不同场景的链路预算结果比较
密集市区 一般市区 郊区 上行1M 下行4M 上行1M 下行4M 上行1M 下行4M 覆盖半径(室外)(km) 1.44 1.45 1.92 1.94 4.80 4.86 覆盖半径(室内)(km) 0.38 0.39 0.71 0.72 2.03 2.05 应用场景 综上所述,FDD-LTE及TD-LTE在链路预算上的差异主要体现在解调门限上。此外,基站天线的最大发射功率受到天线数量的影响,基站噪声系数有些微小差异。
链路预算结果的对比如表2.2.11所示。
表2.2.11 FDD与TDD的链路预算结果比较
系统参数 最大路径损耗 站距计算 制式 边缘数据速率(kbps) 应用场景 室外最大路径损耗(dB) 室内最大路径损耗(dB) 覆盖半径(室外)(km) 覆盖半径(室内)(km) FDD 4096 密集市区 144.60 124.60 1.45 0.39 TDD 4096 密集市区 140.60 120.60 1.11 0.30 由表2.2.11可以推断,在同等假设条件下: 1)当天线配置方式一致时,FDD-LTE的MAPL大于TD-LTE,即FDD-LTE的覆盖能力略优于TD-LTE;
2)当TD-LTE采用实际应用时常用的天线配置方式(8天线,波束赋形)及信道预估算法时,TD-LTE与FDD-LTE的覆盖能力基本一致。
2.3.3 与WCDMA的对比
表2.2.12为LTE上下行链路预算实例及与WCDMA的覆盖对比,频段为1.8G,边缘速率上行取256 kbit/s,下行取1 Mbit/s,系统带宽为20MHz,密集城区场景,小区边缘MIMO工作在发射分集模式。
表2.1.12 LTE上下行链路预算实例及与WCDMA的覆盖对比
业务种类 覆盖区域 覆盖半径(室外) 覆盖半径(室内) km km 单位 WCDMA CS64 密集市区 1.23 0.33 1.8G FDD 密集市区 1.44 0.38 分析表2.2.12,LTE为上行受限系统。这主要是由于基站接收机的解调性能优于终端接收机的解调性能。另外,上行最大有效发射功率为固定值,依赖于终端能力,通常为23dBm,而下行最大有效发射功率与分配给下行信道的RB数成正比,可以通过分配更多的RB数使得下行信道分配到更多的功率资源,以抵抗干扰。
2.4 LTE覆盖的一些实证经验
2.4.1 不同场景下SINR、RSRP及速率之间的关系
在干扰情况相对复杂多变、干扰随机性较大的场景下:相同RSRP水平下的速率会随SINR变化较大,不同RSRP水平速率也有可能相同。
在干扰情况简单单一、干扰相对收敛稳定的场景下:随着RSRP的增加,SINR也随之增加,因此RSRP越高,速率越高。
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实际复杂环境下,用户速率与信号强度RSRP无确定的换算联系,主要取决于信号质量SINR。
室外RSRP和SINR的关系:
1)调整基站发射功率,RSRP随之变化 2)边缘SINR和RSRP没有直接关系
3)不同功率配置下,小区边缘/平均SINR没有明显差异 4)网络结构稳定,调整基站发射功率并不能带来SINR的变化 2.4.2 LTE射频优化6dB经验 在没有模3干扰的空载下:
(1)服务小区场强6dB以内仅一路分支:SINR大于16 (2)服务小区场强6dB以内有两路分支:SINR大于10 (3)服务小区场强6dB以内有三路分支:SINR小于10
存在模3干扰时,对应的SINR会更差,但当服务小区与模3干扰小区拉开6dB以上差距,干扰影响大大减小。以上结论为大量测试数据经验值,供参考。
从LTE的6dB理论来看: (1)站址建设、规划很重要。
1)过高会造成越区干扰,过低信号出不来,现网测试站高在35米左右较
好;
2)站间距不能太小(小于300米),否则天线很难下压,站间距不能太大
(大于600米),否则造成弱覆盖。
(2)全网需要按照PCI基础原则重进行配置,否则极易造成模3相同的扇区对打,造成较大的模3干扰。PCI基础原则如下:
1)模3余0对应1扇区 2)模3余1对应2扇区 3)模3余2对应3扇区
(3)射频优化调整要求较高,LTE要求信号纯净度较高,同时通过拉开6dB差距可以极大降低模3带来的干扰。
3. S1/X2接口的传输配置
S1/X2接口的传输带宽需要满足如下表所示要求。其中:
1)数据热点:LTE站点范围内的Top10% 流量站点(以3G忙时数据流量为准)
2)高需求:LTE站点范围内的Top10%~20% 流量站点(以3G忙时数据流量为准)
3)一般需求:剩余LTE站点
表2.3.1 LTE FDD单独部署带宽需求 区域类型 数据热点 公司秘密严禁外传
站型 S111
峰值带宽(Mbps) 240 均值带宽(Mbps) 135 18
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